Y12T149 区分一下“LED”与“VCSEL”

发布时间：2026-05-28来源：光通信女人

现在的AI人工智能的光学组网里，经常会遇到μLED方案与VCSEL方案的对比。

今天从词义上来区分一下LED与VCSEL这俩词的意思。

LED，light-emitting diode，可发光的二极管。μLED是micro小型LED。

VCSEL，Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser。垂直腔面发射的Laser，属于激光器。

VCSEL呢是一种特殊的LD，LD是Laser Diode激光器二极管。

LD在咱们光通信里，用的比较多的有VCSEL垂直腔/面发射型结构，也有DFB基于分布式反馈的水平腔/边发射结构。当然，也有PCSEL、FP等等激光器类型。

VCSEL属于LD，我们先对比LED与LD。

D是diode，二极管。半导体二极管结构用来输运电流的。

LED、LD（VCSEL、DFB等常用结构）是用电流作为发光的能量泵浦源的。

咱们现在讨论的AI组网的LED的二极管，常默认的是GaN半导体制作的PN二极管类型。

咱们现在讨论的AI组网的VCSEL，通常指的是GaAs半导体材料的PN二极管类型。

咱们现在讨论的AI组网的CW DFB，或者是EML中包含的那个CW DFB，通常采用半导体InP材料制作的PN二极管。

LED是可以发射Light的二极管。

LD，是Laser diode，Laser是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的缩写。也是具有发光特性的diode。

PN二极管提供电流，然后找到合适的发光材料夹在这个二极管中间，就可以制作用电发光的二激光器。

产业里通常把发光的材料，叫做增益材料，有源材料...，现在大多数把发光增益材料做的非常非常薄，薄到几个纳米的量子级别，比A4打印纸还薄，俗称量子阱，用很多层增益材料摞起来，就像一摞A4打印纸，这叫“多”量子阱结构。

AI场景提到的LED，通常用InGaN做发光增益材料，制作成量子阱多薄层叠加。

AI场景提到的VCSEL，通常选择InGaAs应变多量子阱层用来发光。

AI场景的CW DFB，通常选择AlGaInAs或者InGaAsP做量子阱的发光增益材料。

LED选择InGaN做发光材料，这个材料可以与GaN有效结合，发光的波长处于可见光的区间。

VCSEL选择InGaAs做发光材料，这个材料可以通过应变实现与GaAs、AlAs等材料共价键结合，发光的波长在850、910、940、1060等常用波长。

DFB选择InGaAsP或AlGaInAs做发光材料，是可以与InP实现晶格长度一致的有效结合，且支持更长距离传输的光纤低损耗低色散波段的单模O/C/L等波段。

LED到此就结束了。是二极管D，可以发光。

VCSEL和DFB这俩LD还需要继续解释，LD是Laser diode，Laser是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的缩写。还需要解释Light Amplification 的光如何放大。

光是一种高频电磁波。LD是设计谐振腔，实现电磁波共振后的放大。所以激光器也叫相干光。相互干涉后实现的光放大。

干涉是光这种电磁波共振的另一种描述。光的干涉条纹就是电磁波干涉条纹。干涉/共振/谐振在这里可以理解为相同的意思。

VCSEL通常选择一种DBR光栅做垂直谐振腔，实现光放大，称之为“激光”芯片。

DFB通常选择一种水平刻蚀的光栅，利用光栅的每个端面实现多个点的分布式反馈的谐振放大效果。

VCSEL的垂直叠摞的光栅，通常只有几十个光栅周期。如果再高，可靠性就会有影响。

DFB的水平放置的光栅，可以设计几百个光栅周期。

LED和VCSEL都是通过半导体输运电流，并通过增益发光材料实现从电能到光能的转换。

VCSEL是激光器，发光之后，通过合适的谐振腔实现光学放大，成为“相干”光，具有很好的性能。

CW DFB通过水平放置的分布是反馈谐振腔结构，可实现更好的模式控制，可实现更大的输出功率。

LED，通常用在很低的调制速率，<10Gbps/lane的信号，传输距离通常只有<20米。

VCSEL，可以用在10-200Gbps/lane的更高速的信号，传输距离可支持30米-100米。

CW DFB配合EAM（就是EML），配合硅光调制，配合TFLN调制器，可以工作在100-400Gbps/lane的高速调制信号，传输距离也支持500米到2千米，甚至可拓展到10千米。

6月13日《大功率CW 激光器、多波长激光器、可调谐激光器原理及激光器产业链》，可详询18140517646

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